Nel 1844 Kolbe sintetizzò  per primo in laboratorio una sostanza organica, l’acido acetico, partendo da materiali inorganici. Oggi la sintesi totale è l’attività principale dei chimici organici.
Per identificare un composto essi ricorrono fondamentalmente alla spettroscopia, cioè lo studio delle proprietà dei corpi attraverso l'analisi della luce (radiazione elettromagnetica)  emessa  o  assorbita.  Uno spettro è il risultato della scomposizione di un raggio di luce nelle sue componenti di diversa lunghezza d’onda. 
Ogni elemento chimico, e in generale ogni sostanza, presenta uno spettro caratteristico che fornisce informazioni dettagliate e precise sulla sua struttura o sulla sua composizione. La spettroscopia nacque con G. R. Kirchoff (1824-1887) e R. Bunsen (1811-1899): Bunsen realizzò un dispositivo – il becco Bunsen - che permette di portare ad alte temperature gli elementi chimici ed insieme costruirono il primo esemplare di spettroscopio, catalogando lo spettro di diversi elementi chimici in fase gassosa.